陶瓷抛光机旋风磨头机构的设计（全套含CAD图纸）
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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985I毕业设计说明书陶瓷抛光机旋风磨头机构的设计系、部机械工程系学生姓名指导教师专业班级完成时间下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985II摘要旋风磨头是用于粗磨机对瓷砖进行加工的执行部件，是比较新式的磨头，该磨头是采用八组高速旋转的金刚石砂轮对瓷质砖表面进行刚性磨削，对抛光砖进行粗加工，使砖面平整细滑，减小粗抛磨块的消耗量，降低生产成本，提高了生产效率。本设计主要是对于旋风磨头的磨轮高速自转和磨头慢速公转进行结构设计和计算。由于两个传动的转速差较大采用两个电机分别进行驱动。磨轮的自转设计为大锥齿轮啮合八个小锥齿轮进行转动，用于实现金刚磨轮的高速自转，磨头的公转采用蜗轮蜗杆传动设计用来实现磨头的公转，并且分别对锥齿轮和蜗轮蜗杆进行了强度校核。本设计还对磨头中各轴、轴承和键进行了强度校核。使用CAD绘制完二维视图后还采用PRO/E建模对箱体壳体进行重量计算。关键词陶瓷抛光，旋风磨头，锥齿轮，蜗轮蜗杆下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985IIIABSTRACTAWHIRLINGWHEELHEADONARASPINGMACHINEISANEXECUTIVEUNITTHATISUSEDTOPROCESSTHECERAMICTILE,ANDITISANEWTYPETHEWHEELHEADUSESEIGHTGROUPSHIGHSPEEDWHIRLINGDIAMONDGRINDINGWHEELTOGRINDTHESURFACEOFPORCELAINBRICK,ANDPROCESSMINIMALLYTOTHEPOLISHINGBRICKINORDERTOMAKETHESURFACEEVENANDLUBRICIOUS,THENITCANMINISHTHECOMSUPTIONOFUNPROCESSEDBRCIK,REDUCETHEPRODUCTIONCOSTANDIMPROVEPRODUCTIVITYANDEFFICIENCYTHISDESIGNISMAINLYONCONTRUCTIONDESIGNMINGANDCALCULATIONOFTHEHIGHSPEEDROTATIONOFGRINDINGWHEELANDSLOWSPEEDREVOLUTIONOFWHEELHEADBECAUSEOFTHEDIFFERENCEOFROTATESPEEDOFTHETWODRIVES,SOITHASTOUSETWOELECTRICMACHINETODRIVETHEROTATIONOFGRINDINGWHEELISDEGINEDINTOABIGBEVELGEARRUNNINGWITHEIGHTSAMLLBEVELGEARINMESH,SOASTOREALIZETHEHIGHSPEEDROTATIONOFDIAMONDGRINDINGWHEELWORMWHEELANDWORMTRANSMISSIONDESIGNMENTISUSEDTOREALIZETHEREVOLUTIONOFITANDTHISDESIGNCHECKSTHESTRENGTHOFGEARANDTHEWORMWHEEL,AXIS,BEARINGANDBONDSEPARATELYTWODIMENSIONALVIEWISDRAWNBYCAD,ANDTHEWEIGHTCALCULATIONOFTHECABINETANDSHELLISDONEBYPRO/EMEDELINGKEYWORDSPOLISHCERAMICTILE；WHIRLINGWHEELHEAD；BEVELGEAR；WORMANDWORMWHEEL下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985IV目录1绪论12磨头传动装置的总体设计221确定传动方案2212方案一2211方案二3213磨头传动方案的选定322电动机的确定4221电动机类型和结构形式4222电动机的容量4223确定电动机的转速523总传动比的确定和各级传动比的分配524磨头的运动和动力参数的计算6241各轴转速的计算6242各轴功率的计算7243各轴转矩的计算73磨头传动件的设计计算931选则联轴器的类型和型号932磨轮自转的直齿圆锥齿轮的设计计算9321齿轮材料的选则9322主要参数的选则9323直齿圆锥齿轮的几个尺寸设计和强度校核1033磨头公转的蜗轮蜗杆传动计算15331传动类型、精度等级和材料的确定15332初选几何参数15333确定许用接触应力15334按接触强度设计15335主要几何尺寸16下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985V336蜗轮圆周速度的计算并核对传动的效率16337接触强度的校核16338蜗轮弯曲强度的校核17339其他几何尺寸计算174磨头轴系的设计1941初绘装配底图及验算轴系零件19411确定箱内传动件轮廓及其相对位置19412箱体内壁位置的确定20413初步进行视图布置及绘制装配底图20414磨头公转蜗杆轴的设计21415磨轮自转的直齿圆锥主动齿的轮轴的设计26416磨轮公转蜗轮轴的设计30417磨轮自转小锥齿轮轴的设计34418旋风磨头上各轴键联接的强度校核38419旋风磨头上各轴承的疲劳强度校核404110磨头主要部件螺栓联接强度的校核454111轴结构的修改4542设计和绘制磨头的轴系结构45421锥齿轮和蜗轮蜗杆的结构设计455磨头箱体的设计4851磨头箱体的结构设计48511磨头箱体的装配48512磨头壳体的尺寸确定51513箱体的润滑及密封和散热52结论55参考文献57致谢58附录下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985VII下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985VII下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098511绪论随着中国经济的快速发展，人们生活水平的持续提升，中国老百姓对陶瓷墙地砖的消费也产生了多样化的需求，抛光砖的产销量仍然保持强劲增长。而陶瓷砖的生产是由建筑陶瓷机械来完成的。截止2000年底，在我国现在仍生产的2900条建筑陶瓷生产线中，瓷质砖抛光线共有580条，其中进口线约占30，大多进口线为97年以前引进，其余70为95年开始投放市场的国产线。在广东地区984条建筑陶瓷生产线中，瓷质砖抛光线有387条，约占全国瓷质砖抛光线总量的70左右。陶瓷抛光砖在国内市场风行以来，各种利用机械加工瓷砖以提高产品档次的方法不断涌现，如水刀切割、圆弧抛光、线条抛光等等。深加工已经成为陶瓷产品锦上添花的主要手段之一，在提高产品附加值方面大有可为。为陶瓷深加工专门制作的深加工机械是陶瓷机械行业中的后起之秀，近年来在国内外的需求呈现急剧上升的势头。抛光机是瓷砖深加工，也就是生产抛光砖的关键生产设备，抛光加工由两台的抛光机完成，第一台进行精磨、粗抛，第二台进行半精抛、精抛。根据抛光磨头所用磨料的粗细，按工艺将抛光机分为粗抛机和精抛机，抛光过程是瓷砖由主传动皮带送到机内,有砖检测装置检出有砖进入,磨头上的气缸动作,使旋转的磨头缓慢下降,磨轮对瓷砖表面进行磨削抛光,瓷砖经过若干个个磨头的抛光后由人工取料。连续进砖,磨头便对瓷砖连续磨削。采用先进的磨头对陶瓷墙地砖表面进粗磨抛光的，有效率高、加工表面质量好、破损率少等优点，经抛光机加工的瓷砖表面可达镜面光度。旋风磨头它的结构特点是向外伸展出8根轴，每根轴上各安装一个圆筒形金刚磨轮，磨头由2根电机驱动产生两个动作，一是每根轴上的金刚磨轮自身的高速自转（转速高达2700转/分钟），二是整个磨头带动八个金刚磨轮的低速公转（转速为70转/分钟）。这种磨头与滚动式磨头有些相似，但区别也是很明显的，前者使用金刚磨具，并由两个电机驱动，自转高速，公转低速；而后者则是使用普通磨料磨具，仅由一个电机驱动，自转低速，公转高速。旋风磨头可取代原来的刮平磨头，适用于刮平阶段和粗磨阶段。本设计所研究的是陶瓷抛光机的旋风磨头机构。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098522磨头传动装置的总体设计21确定传动方案212方案一1电动机2联轴器3齿轮组4主动齿轮5从动公转齿轮6从动自转齿轮7空套锥齿轮轴8磨头9磨轮图1磨头传动方案一简图该方案采用一个电机为整个磨头提供动力，减少了整体的成本，其传动路线是通过一个主动齿轮4带动一个齿轮组3，该齿轮组3啮合两个齿轮，分别是从动公转齿轮5和从动自传齿轮6，由从动公转齿轮5带动磨头8进行公转，由从动自转齿轮带动空套锥齿轮轴7，再由空套锥齿轮7啮合着8个磨轮9进行高速自转。从而实现磨头公转和自转不同转速的分离。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709853211方案二1自转电机主电机2联轴器3公转电机4蜗杆5蜗轮6空心蜗轮轴7自转主轴8磨头9磨轮10大锥齿轮11小锥齿轮图2磨头转动方案二简图该方案采用两个电动机分别用于磨头的公转和磨轮的自转，两个电动机分两条路线进行传动，线路一主电机1通过联轴器2将动力传递至自转主轴7，再到大锥齿轮10，由大锥齿轮啮合着8个小锥齿轮11，将动力传递至金刚磨轮9上，实现金刚磨轮的高速自转运动。线路二公转电机3也是通过联轴器将动力传递至蜗杆4，蜗杆4带动蜗轮5把动力传递至空心蜗轮轴6上，空心蜗轮轴6上安装磨头8，因此磨头将随空心蜗轮轴6一起旋转，从而实现磨头的公转运动。由于磨头的公转和磨轮的自转转速相差较大，因此该方案能较好的实现传动比，但是需要使用两个电机。213磨头传动方案的选定由于磨头的公转转速大约为60R/MIN，自转转速大约为2700R/MIN,转速相差较大。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709854因此采用方案二有利于减小磨头的尺寸简化传动部件的设计计算也能提高整个磨头的工作效率而方案一虽然只用一个电动机但是要实现两个相差较大的转速比较困难，不仅会增大传动比使齿轮的体积增加而且结构比较复杂。因此选定方案二为磨头传动方案。22电动机的确定221电动机类型和结构形式陶瓷抛光机旋风磨头使用于工厂,工厂使用的是三相交流电,而且对于电动机没有特殊的要求所以选用三相鼠笼异步电动机。222电动机的容量电动机所需的功率PD应由磨头工作阻力和运动参数计算求得1KWTNMD950式中T磨头所需的转矩N/M，由任务书给出NM磨头的转速R/MIN，由任务书给出M磨头的效率，M12N分别为传动装置中每一个传动副（齿轮、蜗轮蜗杆）、每对齿轮、每个联轴器的效率。其概略值见表117。选用此数值时一般取中间值，如工作条件差，润滑不良时应取低值，已知磨头内部的润滑条件较好，所以取的值都较高。在自转磨轮中，其传动的机械效率由以下几个部分组成联轴器098、轴承4对0994、圆锥齿轮096Z098099409609在公转磨头中联轴器098、轴承3对0983、蜗轮蜗杆08G098098308074根据任务书，磨轮自转转速为25002800R/MIN,转矩为710N/M磨头有8个磨轮，因此磨轮自转电机的功率范围为KWKKWNTPZD2631905281789502而磨头公转的转速为5080R/MIN,转矩为300320N/M，因此磨头的公转电机的功率范围为KWKKWNTPGD63127095832950下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709855223确定电动机的转速同一类型的电动机，相同的额定功率有多种转速可供选用。如选用低转速电动机，因极数较多而外廓尺寸及重量较大，故价格较高，但可以使传动装置总转动比及尺寸减小。选用高转速电动机则相反。因此应全面分析比较其利弊来选定电机转速。按照磨头公转和磨轮自转的转速要求和传动机构的合理传动比范围，可以推算电动机转速的可选范围，如NI1I2INNWR/MIN式中N电动机可选转速范围I1、I2、IN各级传动机构的合理传动比范围，见表118或表1132对于磨头公转采用蜗轮蜗杆传动，查表得IW1040而磨轮自转采用的直齿锥齿轮IS23则磨头公转电机转速范围为NDGIWNG104050805003200R/MIN磨轮自转电机转速范围此机构为增速机构，之所以选则增速机构是因为磨头的结构所限，根据图2是由一个大锥齿轮主动啮合8个小锥齿轮从动，如果采用减速机构那么将是小锥齿轮主动啮合8个大锥齿轮这在结构上会造成困难。MIN/140320513RNIZSZ对于Y系列电动机，通常多选用同步转速为1500R/MIN或1200R/MIN的电动机，如无特殊要求不选用低于750R/MIN的电动机。根据计算所得的电机转速范围和功率范围查表1121122,选用电动机的型号为磨轮自转电机采用Y200L26V1。磨头公转的电动机由于转速范围较广，可选择的型号也较多在这里主要考虑电机的体积大小和重量，因为此电机是安装在磨头壳体的侧面要求选用体积小重量轻的电机再者考虑到降速的方便，所以采用折中法采用同步转速为1500R/MIN的4极电动机，型号为Y100L24B5。Y200L26V1参数PZ22KWNZ970R/MINMZ250KGY100L24B5参数PG3KWNG1420R/MINMZ38KG设计传动装置时一般按工作机实际需要的电动机输出功率PD计算，在这里由于所选取的电动机功率有一定余量计算时采用电动机的额定功率计算，转速则取满载转速。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985623总传动比的确定和各级传动比的分配传动装置的总体传动比要求应为2WDNIND电动机满载转速R/MINNW磨头工作转速R/MIN由于磨轮自转和磨头公转都是在磨头壳体中实现，考虑到磨头体积和结构的限制，都设计为一级传动则磨轮自转传动比为3460820597ZI磨头公转传动比为51481G根据设计任务书的转速范围确定旋风磨头磨轮自转转速为2700R/MIN，磨头公转转速为70R/MIN，这里则暂取这两个值为设计计算的数据。则磨头自转的设计传动比为359027ZI磨头公转的设计传动比为14G而磨头的公转和自转的实际传动比要由选定的蜗轮蜗杆和锥齿轮齿数进行详细的计算，因而与设计的传动比可能有误差，但误差是允许的。24磨头的运动和动力参数的计算为方便陈述，以下计算中轴指代主传动轴即蜗杆轴和大锥齿轮轴，轴指代从动轴即蜗轮轴和小锥齿轮轴。241各轴转速的计算NNDR/MIN34MIN/RI式中N、N为轴轴转速R/MINND为电动机满载转速I为轴轴传动比则磨轮自转转速为NZNZD970R/MIN下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709857MIN/270359RINZ磨头公转转速为NGNGD1420R/MININ/703214RIG242各轴功率的计算PPD01KW5PP12KW6式中PD电动机输出功率P、P轴轴输入功率01、12依次为电动机轴与轴轴间的传动效率则磨轮自转是各轴的功率为PZPZD01Z220982156KW由于大锥齿轮啮合8个小锥齿轮PZPZ12Z/821560992096254KW磨头公转时各轴的功率为PGPGDG013098099291KWPGPGG1229108233KW243各轴转矩的计算TTD01N/M7TTI12N/M8式中TD电动机轴的输出转矩N/MT、T为轴轴的输入转矩N/MMNNPDD950TZD/217G04395则磨轮自转的各轴转矩为TZTZDZ01217098213NM下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709858TZTZIZ12/8213099209603599NM磨头公转的各轴转矩为TGTGDG0120098099194NMTGTGIG1219408203315NM将运动和动力参数的计算结果整理为列表备查。表1磨头各轴运动和动力参数序号自转公转轴轴轴轴转速NR/MIN9702739142069功率PKW2156254291233转矩TNM2139194315下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098593磨头传动件的设计计算31选则联轴器的类型和型号对于磨轮自转和磨头公转都是直接采用联轴器使电动机直接和磨头内部的传动轴相连，并且受限于磨头的体积和重量所选的联轴器不能太大太重，根据计算结果两电动机所传递的转矩和转速不是太大，再综合考虑的情况下两者均选用平键套筒联轴器。对于磨轮自转电机和轴相连时由于其是垂直安装采用螺钉用作轴向固定。查表1125,得知磨轮自转电机Y200L26V1型和磨头公转电机Y100L24B5型电机驱动轴的直径分别为55MM和28MM。键槽宽分别为16MM和8MM。传递的转矩为217NM和20NM。根据以上数据查表32922由于套筒联轴器尚未标准化，故只将所选平键套筒联轴器的轴孔直径列出，主要尺寸和特性参数直接看表即可。32磨轮自转的直齿圆锥齿轮的设计计算321齿轮材料的选则由于直齿圆锥齿轮是在磨头壳体之内属于密封的工作环境再加上大的锥齿轮要啮合8个小锥齿轮转动而且转速较高，因此对齿轮的要求是具有足够的硬度，以抵抗齿面磨损，对齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷，再此选择具有强度高，韧性好，便于制造便于热处理的锻钢，具体选则材料为20CR经渗碳、淬火，硬度达到5662HRC，热处理后需要磨齿。322主要参数的选则传动比I由前面计算可知直齿圆锥齿轮的传动比为I0359齿数Z根据磨头的工作条件，在封闭硬齿面齿轮传动中齿根折断为主要的失效形式，因此可适当的减少齿数以保证模数取值的合理，一般计算中取ZZMIN,查表32344，取小锥齿轮齿数Z217，则Z117/IZ17/035948。根据齿数重新计算自转轴的转速NZ97048172739R/MIN并更新表1数据。齿轮精度等级选择下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098510由于直齿锥齿轮啮合转速较高，因此齿轮精度等级选定为7CGB11365级，齿面粗糙度RA0816M。锥齿轮的齿高形式以往广泛应用直齿锥齿轮中的不等顶隙收缩齿因缺点较严重，近来被等顶隙收缩齿代替，因此本设计选择的直齿锥齿轮为等顶隙收缩齿。323直齿圆锥齿轮的几个尺寸设计和强度校核初步设计根据材料的许用应力和齿轮所传递的转矩初步估计齿轮大端分度圆直径，查表123422得9MUKTDHPE3021195载荷系数由于所设计的圆锥齿轮均为悬臂布置，故K取15齿数比UIZ1/Z217/480354实验齿轮的接触疲劳极限，根据图323218D得HLIM1300N/MM2估算的安全系数S0H11齿轮的许用接触应力0HPHLIM/S0H1300/111182N/MM2估算结果MDE716823540191几何计算由表32344查得等顶隙收缩齿齿数由前面设计得Z148Z217分锥角9030197907548ARCTNARCT1221大端模数MEDE1/Z11687/48351取ME35MM大端分度圆直径DE1Z1ME4835168MMDE2Z2ME1735595MM齿宽系数R一般取03平均分度圆直径DM1DE1105R168105031428MMDM2DE2105R5951050350575MM下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098511平均模数MMME105R35105032975MM外锥距MDR189570SIN26I1齿宽BRRE038911126733MM取B27MM径向变位系数X1X20大端齿顶高HA11X1ME103535MMHA21X2ME103535MM顶隙系数查表32342C02大端齿根高HFE11CX1ME10203542MMHFE21CX2ME10203542MM齿根角5341269884ARTNART11EFFR12RCTRCT22EFFH齿顶角（等顶隙收缩齿）5342FA1F顶锥角730711AA5324922根锥角86111FF73022FF大端齿顶圆直径MHDAEA341705COS32COS11695922切相变位系数XI1XI20压力角20大端分度圆齿厚XMSIE47823TAN111MI95222下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098512大端分度圆弦齿厚MDSE4968516749856122E222大端分度圆弦齿高MDSHEA513168470COS9534COS11EA97222当量齿数8143570COS11ZV922V齿高系数查表32342H1端面重合度0621843COSAR2COSARS111XZVV5RSR222HVVA70912TAN53TA1820TAN6TA81432N21VVVVVAZZ接触强度校核由式32342得10HPKEHMHVATHZUBDKF85021式中FT分度圆切向力，查表323421得11NTMT29834221KA使用系数，查表323424得KA125KV动载系数，由式32343得下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851312110850221UVZKBFTTAV式中K1、K2系数其值列于表323423，取K11011K200193VT线速度576098461ZMTNDV故09132570932785012VKH齿向载荷系数KH15KHBE式中KHBE支撑情况，查表323424，两轮皆悬臂布置取值KHBE15故KH1515225KH齿间载荷分配系数，查表323425取KH1ZH节点区域系数，查图323421，螺旋角M0故ZH25ZE弹性系数，查表323229取ZE1898N/MM2重合度、螺旋角系数由式32346得87309143VE由式32349得COSMZ由式查表323410得874031EZK锥齿轮系数ZK1将上面的计算结果代入H中得22/98017405281935408,14275092983MNH许用接触应力，由式323411得13WXLVRNHPZSMINL式中HLIM1300N/MM2ZN寿命系数，齿轮长期工作取ZN1ZLVR润滑油膜影响系数，查阅323221取ZLVR0985SHMIN最小安全系数，取SHMIN11下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098514ZX尺寸系数，查阅323223取ZX1ZW工作硬化系数，查图323222取ZW1故许用接触应力值为2/416985013MNHP结论HHP通过弯曲强度校核由式323412得14YBMKFFSVAT1850式中KA、KV、KFKH、KFKH同前即KA125、KV1032、KF225、KF1YFS复合齿形系数，按ZV11438ZV218查图323228得YFS1454YFS2483Y弯曲强度计算的重合度和螺旋角系数，查图323228取Y068将各值代入F公式中的得21/539168054972850131293MN212/3YFSF许用弯曲应力，由式323413得15XRRELTLNFEPYMIN式中FE齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值，查图323229取FE630N/MM2YN寿命系数，查图323230，长期工作取YN1YRELT相对齿根圆角敏感系数，查表323230和图323224取YRELT1YRRELT相对（齿根）表面状况系数，表面粗糙度较好取YRRELT1YX尺寸系度查图323231取YX1SFMIN齿根弯曲强度的最小安全系数取SFMIN14式323220将上列各值代入公式故许用弯曲应力值下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985152/450141630MNFP结论F1FP1，F2FP2因此设计的锥齿轮有足够的强度。33磨头公转的蜗轮蜗杆传动计算331传动类型、精度等级和材料的确定根据前面设计参数，蜗轮蜗杆所传递的功率小于3KW转速也不太高，故选用阿基米得蜗杆传动。由于该蜗轮蜗杆只用于一般的动力传动中，故选定精度8CGB1008988。由于蜗杆的速度不高，载荷不大因此采用40CR，表面淬火,HRC4550。表面粗糙度RA为16M。由于锡青铜耐磨性及胶合性能较好，但价格较高，因此选用蜗轮轮缘为ZCUSN10P1金属模铸造。332初选几何参数传动比IN1/N21420/70203，参考表32353，取Z12,Z2Z1I2203406取Z241。故I41/2205，N2N1/I1420/20569R/MIN，并更新表21。333确定许用接触应力由表32358可知NVSHPZ由表323512查得220N/MM2由图32354查得S45M/S传动采用浸油润滑，由图32355查得ZVS093蜗轮应力循环次数，由资料查得磨头使用寿命5年，每年工作300天，每天工作10H，每小时载荷率为60。故NL60N2JLN606913005100637107查图32356得ZN085HP2200930851739N/MM2334按接触强度设计按表32358中接触强度的设计公式16321250MKTZDMHP载荷系数K12蜗轮轴的转矩由前计算得T2TG315N/M下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985163212167354197350MDM查表32352,可选用M5MMD190MM335主要几何尺寸按表32355中的公式蜗轮分度圆直径D2MZ2541205MM传动的中心距MDA5147902512导程角R“263ARCTN1RCTMZ336蜗轮圆周速度的计算并核对传动的效率蜗轮的圆周速度SMND/7401692510622齿面间滑动速度SRS/36COSCOS1按式32352得321按式32353得8530146TANTANVPR由表323514查得PV108搅油损耗率取9602滚动轴承效率取83809653与之前计算蜗轮轴所设效率相近337接触强度的校核按表32358的公式17HPVAEHKDTZ21940下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098517弹性系数ZE由表32359查得ZE155N/MM2使用系数KA由表323510查得KA1动载系数KV11齿向载荷分布系数K11蜗轮轴上的转矩MNT/3269801542按图32355查得滑动速度影响系数ZVS088于是将各值代入公式中得许用接触应力22/153059341H结论HHP通过338蜗轮弯曲强度的校核按表32358中公式18221/6MNYMDKTFPFSVAF式中YFS齿形系数，按查图323224得76413COS32RZVYFS403Y螺旋角系数90610Y故2/7435209136MNF蜗轮的许用弯曲应力FPYNFP寿命系数YN当NL37107查图32356得YN07蜗轮材料N107时70N/MM2FP故FP700749N/MM2结论FTC因此确定联轴器内径为55MM具体参数查表32921。轴的结构设计根据磨头工作要求，轴的两端为锥齿轮和联轴器，靠近锥齿轮和联轴器处各有轴承支撑1确定轴上零件的位置和固定方式如图44所示锥齿轮周向采用键定位，轴向采用轴肩和轴端挡板定位。轴段的轴承采用轴肩和双螺母定位，轴段轴承采用轴肩和箱体内壁定位。轴承周向采用过盈配合。2确定各轴段直径如图8所示，轴段为配合联轴器其轴径D155MM，由于轴段上同时装有轴承下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098527查表选用0011型滚动轴承内径为55MM，轴段的轴径参考轴承安装高度查表0011型轴承的安装高度为62MM，故取D262MM。轴段为螺纹，查表32112取螺纹大径D64MM螺纹小径D162376MM。轴段为安装轴承，考虑到有螺母定位，其值高大于64MM，查表选择0013型滚动轴承，根据其内径，取D465MM。根据安装高度，取D572MM。轴段为安装锥齿轮，取D655MM。3确定各段长度轴段为安装锥齿轮的部分，查表323426算得锥齿轮轮毂宽度为L112D6112555566MM取轮毂宽为60MM取L658MM。轴段为定位轴肩取L514H5MM。轴段为安装轴承的部分，查表可知轴承宽度为18MM，则取L434MM。轴段为退刀槽，取L72MM。轴段为螺纹段，查表321276选用小圆螺母M642宽度为10MM取L322MM。轴段为光轴，但由于其长度与整个磨头的结构有关，故参考2取L2360MM。轴段的长度由联轴器的长度和轴承宽度决定，查表32921得套筒内径为55MM的长度为160MM，查表得轴承的宽度为18MM取L1102MM。4选定轴的细节查表5152轴的倒角为C245，轴的圆角半径为R2MM，轴段退刀槽为宽22MM。设计轴的结构如图8所示。按弯扭合成强度校核轴径锥齿轮的受力计算FT12TZI/DM12213/14281032983NFRLFT1TANCOS2983TAN20COS705362NFA1FT1TANSIN2983TAN20SIN7051023N1画出轴的受力图（图8B）2作出水平面内的弯矩图（图8C）支点反力为分析受力图可知该轴为静不定轴，根据材料力学来求解。如图9将B点的约束拿掉得到原静不定系统的静定基。查表3161得知，在相应的受力系统下B点处的挠度为下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098528图8大锥齿轮结构草图及受力分析下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098529图9去掉B点约束的静定基ZTZTZBFEIFEIFXLETAY8103542042662如图48，假设只有B点约束得到原静不定轴的另一个静定基图10只有B点约束的静定基查表表6161得知，在相应受力系统下B点处的挠度为ZHBZHZBFEIFEIFBXLETBY34158402420618622根据叠加原理得FHB25FT方向与FT相同BFBY由静力学平衡方程MC0133232190THAHBTLLLLFH0120THCBAF将FT1代入得到各支点反力NFHCBA6274583计算各截面处的弯矩下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098530MNLFMHCBTA25164063298313作出垂直面内弯矩图由于磨轮饿自转是由大锥齿轮带动8个小锥齿轮传动，而8个小锥齿轮是等分分布在大追齿轮圆周，因此各小锥齿轮对大锥齿轮的径向力相互抵消，所以在垂直面内仅有一个轴向力分八处等分作用在锥齿轮上且8个小锥齿轮的轴向力等于一个合力作用在大锥齿轮中心所以在整个垂直面内轴仅受轴向压力作用而无弯矩，由于轴向力引起的压应力和弯曲应力相比一般很小，此轴也是故忽略不计。4作转矩图（图8E）查表21得TZI213000NMM5求当量弯矩图（图46F）因磨轮自转为单向转动，故可以认为转矩为脉动循环变化，修正系数06MNTMZIAE18392061325222B46确定危险截面及校核强度由图44可知截面A处和B处的轴径相同，因此只对弯矩较大处进行校核25MPADWE310284查表表5151得1B60MPA，满足EB1B的条件，故设计的轴有足够强度并有一定裕量。416磨轮公转蜗轮轴的设计选择轴的材料确定许用应力由前面设计可知磨头公转功率较小，对材料又无特殊要求，但由于磨头结构的特殊性该轴为一个空心轴，尺寸较大，且轴上又装有蜗轮同时又是整个磨头的支架。故考虑到该轴的形状较复杂。因此轴材料选用吸振性高的球墨铸铁同时也方便造型。选择的牌号为QT6003，查表表32611可知B197269MPA1215MPA。按扭转强度估算轴径查表32632A160135查表32633得26341VNPAD式中V为轴的大小径之比，参考1取V073，则MD857301692135034下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098531由于该轴中间套的是磨轮自转的主传动轴，根据结构将两轴间距取为10MM，则本轴的内径为D082MM,大于估算直径，按轴径比和标准值取DD0/V82/073110MM。设计轴的结构并绘制结构草图由于该轴是通过蜗轮传动从而带动整个磨头自转，所以轴的右端为蜗轮，左端为磨头公转负载，轴承安装于中间段并靠近蜗轮和负载。1确定轴上零件的位置和固定方式蜗轮是通过键进行周向固定，轴向采用轴端挡圈进行固定。两轴承周向采用过盈配合，轴向采用轴肩定位。2确定各轴段的直径如图49所示，根据前面设计D082MMD110MM壁厚14MM，在D01处由于该处距锥齿轮轴的小圆螺母较近为防止干涉，查表知小圆螺母的大径DK85MM。同时该处也为锥齿轮轴的轴承提供轴向定位处。查表可知轴承的安装直径为93MM则取D0193MM,在D02处，该处是安装锥齿轮轴的轴承处，查表可知轴承外径为100MM，则取D02100MM。3确定各轴段的长度根据蜗轮的齿宽并查图51125A确定蜗轮轮毂的铸造宽度为L180MM，轴段L2的长度的选择则要考虑套在其里面的锥齿轮轴的结构而定见图46和图49，确定其长度为L2360227080/280205247MM，轴段L3的长度根据锥齿轮轴小圆螺母的宽度并且距离取为5MM，查表321276可知小圆螺母宽度为10MM，故取L3210525MM。轴段L4根据锥齿轮轴轴承选取L439MM。4选定轴的结构细节由于轴的外径是根据整个磨头的形状来确定，因此外径大小和壁厚在磨头总体结构设计时确定。按弯扭合成强度校核轴径1画出轴的受力图根据前面设计，蜗轮的受力大小和蜗杆相等，方向相反，故下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098532图11蜗轮轴结构草图及受力分析下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098533NFRTAT14321方向与蜗杆受力相反2作出水平面内弯矩图（图11B）支点反力为NFLHARBRA1453014395221B处的弯矩为MLMAHB613作出垂直平面内的弯矩图（图11C）支点反力为NFNLDLLLVATVBATTVA421507311074390392221B处的弯矩为MLMB3761C处的弯矩为NDFAVC41820524作合成弯矩图（图11E）VHM截面B的弯矩为MNMHBV2451137669022截面C的弯矩为CC84225作转矩图（图11F）由表21得TTG322000NMM6求当量弯矩因磨头公转为单向转动，故可以认为转矩为脉动循环变化，修正系数06B截面的当量弯矩为下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098534MNTMBE29463730624512C截面的当量弯矩为CE187827确定危险截面及校核强度由图11可以看出，截面B为危险截面，故对B截面进行校核27MPAWEB式中W查表1154可得34343951701212MVD则PAEB5967查表32611得1B215MPA,EB远小于1故设计轴有足够的强度绘制轴的零件图见蜗轮轴零件图WLZ0102417磨轮自转小锥齿轮轴的设计选择轴的材料确定许用应力由于该轴是安装小锥齿轮，考虑到小锥齿轮的尺寸较小因此将小锥齿轮和轴做成整体式，轴的材料也跟小锥齿轮用的材料一样为20CR经渗碳淬火方便制造。由表32611查得许用强度极限为B5662MPA许用弯曲疲劳应力1B208250MPA按扭转强度估算轴径根据32632得A100,查表32631得式MNPAD759234103考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将直径加大35，再者估算值对于磨头结构来说较小，因此参考2并按标准值取D30MM设计轴的结构并绘制结构草图由于轴的两端分别安装小锥齿轮和磨轮，故将轴承安装在中央并尽量靠近两端负载。1确定轴上零件的位置和固定方式要确定轴的结构形状必须先确定轴上零件的装拆顺序和固定方式。参考2确定锥齿轮从外侧装入，右端轴承用轴肩固定下圈，两轴承上圈采用套筒固定，左端轴承轴向采用端盖固定，磨轮利用键和轴端挡板固定。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985352确定各轴段的直径如图12所示，轴段为外伸端直径最小D130MM，轴段为安装轴承段，取标准值D235MM。轴段为轴承的定位轴肩，查表161选取轴承型号0007安装高度为41MM故取D341MM。3确定各轴段的长度轴端为小锥齿轮轴段部分，长度根据齿宽和根锥角来确定最小长度，如图12ABSINA127SIN731982585MM在齿根处预留出余量取为05M则取L428MM。轴段的长度应考虑到固定轴承外圈的壳体结构不与大锥齿轮发生碰撞为要求，取L315MM。轴段的长度关系到整个磨头的外形尺寸，根据任务书磨头的直径约为500MM600MM大锥齿轮大端的齿顶圆直径为DA117034MM现将轴段长度确定后即可得出轴段的长度，轴段的长度参考2取磨轮轮毂宽度的轴段长度为40MM，查表333335得毡圈油封长度为7MM其间隔为23MM，则取轴段长度为L1401151MM,根据以上数据计算轴段的长度为L2560170/2512815101MM,在轴端的外端考虑到轴的密封在这里加装内包骨架密封圈，预留长度为20MM，剩下部分则为安装轴承。轴端键槽的宽和长查表561得B8MMH7MM长度取为30MM。4选定轴的结构查表5152圆角R1MM侧角C1MM按结构设计画出结构草图，图410按弯扭合成强度校核轴径1画出轴的受力图（图12B）根据大锥齿轮的受力情况，可知小锥齿轮受力方向。如图12B所示，因为有8个磨轮所以每个磨轮受力大小只为原来的1/8即FT2FT1/82983/8373NFA2FR1/8362/845NFR2FA1/81023/8128N2作出水平面内的弯矩图（图12C）支点反力为032LLTHA下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098536图12小锥齿轮轴结构草图及受力分析NLFTHA2075323下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098537NFHATHB57320372MLM143作垂直面内的弯矩图（图12D）支点反力为0232LFDLFRMAVANLLDRAM5218745232NVARVB0218MLFM36752DMAC44作合成弯矩图（图12E）2VHMMNMVBHB1465301402CC825作转矩图（图12E）由表1可知TZ9000NMM6求当量弯矩因磨轮单向运转，故可以认为转矩为脉动循环变化，修正系数06MNTMZBE15409601452222C387确定危险截面及校核强度由图12可以看出，B截面为危险截面，故对B截面进行校核MPADWEB635104534查表可知1B208250MPA,满足EB1B的条件，故设计的轴有足够强度并有裕量较大。修改轴的设计轴的裕量较大是由于材料的选择关系，而材料是为与小锥齿轮铸成一体简化工艺下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098538所考虑的，所以在此不必再做修改。绘制轴的结构零件图见图小锥齿轮轴零件图XZCLZ0301418旋风磨头上各轴键联接的强度校核蜗杆轴键联接的强度校核1根据蜗杆轴的设计选用圆头普通平键（A型），查图7可知D334MMD128MM从表561中查得键的截面尺寸为（蜗杆处）B210MMH38MM联轴器处B28MMH37MM。由蜗杆宽度和联轴器尺寸并参考键的长度系列取键长L390MML136MM。2校核键的联接强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由表562查得许用挤压应力P100120MPA，取其平均值P110MPA，键的工作长度L3L3B3901080MM，L1L1B136828MM，键与轮毂键槽的接触高度K305H30584MMK105H105735MM，由式561可得MPAMPADLKTPGP0574801921233LPP1625311经计算该轴上两键均有足够强度，因此蜗杆处和联轴器处键的标记为1090GB/T10961979836GB/T10961979大锥齿轮轴键联接强度校核1根据大锥齿轮轴的设计选用圆头普通平键（A型），查图9可知D155MMD655MM从表561中查得键的截面尺寸为（联轴器）B116MMH110MM大锥齿轮处B216MMH310MM。由大锥齿轮宽度和联轴器尺寸并参考键的长度系列取键长L130MML650MM。2校核键的联接强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由表562查得许用挤压应力P100120MPA，取其平均值P110MPA，键的工作长度L1L1B1301614MM，L6L6B6501634MM，键与轮毂键槽的接触高度K105H105105MMK605H605105MM，由式561可得MPAPADLKTPZP100542310231下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098539MPAPADLKTPZP1056435102102636经计算该轴上两键均有足够强度，因此锥齿轮处和联轴器处键的标记为1650GB/T109619791650GB/T10961979小锥齿轮轴键联接的强度校核1根据小锥齿轮轴的设计选用圆头普通平键（A型），查图12可知D130MM从表561中查得键的截面尺寸为B18MMH17MM由轮毂宽度并参考键的长度系列取键长L132MM。2校核键的联接强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由表562查得许用挤压应力P100120MPA，取其平均值P110MPA，键的工作长度L
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